CN114460400A - 一种脉冲电流注入自动化实验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为解决现有的脉冲电流注入自动化实验单发次实验需要多人使用多套软件分别对脉冲源、数据采集、被试品和语音调度等系统进行控制，协同完成实验，各个系统基本独立工作，没有交互，系统状态全靠人工确认，加大了实验成本，增加了实验时间的问题，提供了一种脉冲电流注入自动化实验系统及方法。本发明采用集成化管理模式，将脉冲电流注入实验中多设备由多个软件多个人员的分散控制方式转变为将整个实验的所有资源集成控制的自动化软件，并且可以流程化控制实验的多发次重复自动执行，将脉冲电流注入实验中分布在多处的脉冲源装置、测试采集系统、被试系统和语音调度系统都进行了集成控制，实现了脉冲电流注入实验的多发次流程化自动执行。
Description
技术领域
本发明及脉冲电流注入实验测试领域，具体涉及一种脉冲电流注入自动化实验软件及方法。
背景技术
脉冲电流注入(简称“PCI)技术通过脉冲源将电流注入到被测试系统上，通过测量被测试系统的残余电流和效应现象等，为系统的抗强电磁脉冲性能提供实验数据。现有的脉冲电流注入实验中，实验通常通过单发次顺序进行。每一发次实验都需要多人使用多套软件分别对脉冲源、数据采集、被试品和语音调度等系统进行控制，协同完成实验。这种模式需要的实验资源和人手较多，各个系统基本独立工作，没有交互，系统状态全靠人工确认，加大了实验成本，增加了实验时间。
发明内容
本发明的目的是解决现有的脉冲电流注入自动化实验单发次实验需要多人使用多套软件分别对脉冲源、数据采集、被试品和语音调度等系统进行控制，协同完成实验，各个系统基本独立工作，没有交互，系统状态全靠人工确认，加大了实验成本，增加了实验时间的问题，而提供了一种脉冲电流注入自动化实验系统及方法。
本发明提供的脉冲电流注入自动化实验系统的设计思路是集成化管理模式，将PCI实验中多设备由多个软件多个人员的分散控制方式转变为将整个实验的所有资源集成控制的自动化软件，并且可以流程化控制实验的多发次重复自动执行，将PCI实验中分布在多处的脉冲源装置、测试采集系统、被试系统和语音调度系统都进行了集成控制，实现了PCI实验的多发次流程化自动执行。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种脉冲电流注入自动化实验系统，其特殊之处在于：包括自动化控制单元、脉冲源控制单元、测试采集控制单元、被试系统控制单元；
所述自动化控制单元包括自动化控制端；所述脉冲源控制单元包括脉冲源和与脉冲源相连的脉冲源控制端；所述测试采集控制单元包括多个示波器和与多个示波器相连的测试采集系统端；所述被试系统控制单元包括被试系统端；
所述自动化控制端分别与脉冲源控制端、测试采集系统端、被试系统端相连，用于对脉冲源控制端、测试采集系统端、被试系统端的集成控制，完成脉冲电流注入实验的多发次流程化自动执行；
所述脉冲源控制端与自动化控制端协同工作，用于接收自动化控制端的控制指令完成对脉冲源的触发操作，或独立控制脉冲源；
所述测试采集系统端与自动化控制端协同工作，用于完成各发次实验数据的采集、数据报表生成与显示，并将采集数据发送到自动化控制端；
所述被试系统端与自动化控制端协同工作，用于接收自动化控制端的数据显示以及流程状态信息和实验记录表格，并反馈被试品的状态和性能。
进一步地，所述自动化控制端包括各终端设置模块、第一脉冲源参数设置模块、测试采集系统设置模块、执行状态设置模块、第一实验流程控制与进度显示模块、第一实验参数设置与结果记录模块、第一实验发次记录模块、第一数据采集记录模块、实验终端监测模块、多发次参数设置模块、语音播报与调度模块和数据库管理模块；
所述各终端设置模块，用于配置不同终端的IP地址，通过IP地址控制系统进入不同的终端；所述终端包括脉冲源控制端、测试采集系统端和被试系统端；
所述第一脉冲源参数设置模块，用于设置脉冲源控制端的电源端口、波特率、数据位参数，以及脉冲源加压等级和气压参数；
所述测试采集系统设置模块，用于设置多个示波器的参数，包括示波器的通道、量程、测量内容、测量系数和触发电平；
所述执行状态设置模块，用于控制实验过程中所有实验流程的执行开始、停止或跳过；所述实验流程包括实验内容下发、脉冲源参数准备、被试品准备、测试系统参数准备、脉冲源触发、测试数据采集、被试品性能测试和实验初步分析；
所述第一实验流程控制与进度显示模块，用于控制不同的终端选择进入不同的实验流程，同时可实时显示实验进度；
所述第一实验参数设置与结果记录模块，用于设置脉冲源的加压和气压、实验状态和被测品状态、以及多发次测量结果和被测品性能测试结果的实时显示；
所述第一实验发次记录模块，用于实时显示实验报表，所述实验报表包括所有测量数据的波形和幅值；
所述第一数据采集记录模块，用于实时显示当前发次实验数据的采集记录，和选择对示波器各通道波形的查看；
所述实验终端监测模块，用于实时监测各终端与自动化控制端的通信状态；
所述多发次参数设置模块，用于设置实验的次数、暂停与继续和当前发次实验的覆盖与否；
所述语音播报与调度模块，用于对实验过程的实时语音播报，可以选择不同的终端的实验过程进行播报；
所述数据库管理模块，用于实验数据的存储、查询、表格检索和导出。
进一步地，所述脉冲源控制端包含第二脉冲源参数配置模块、脉冲源控制模块、第一进度显示模块、第二实验发次记录模块、第二数据采集记录模块、第一实验结果记录模块和第一状态连接模块；
所述第二脉冲源参数配置模块用于脉冲源的参数设置，由自动化控制端直接进行参数下发，或在终端进行直接修改；
所述脉冲源控制模块用于控制脉冲源的加压、排进气和手动或自动触发；
所述第一进度显示模块用于实验进度在脉冲源控制端的显示；
所述第二实验发次记录模块与自动化控制端实时通信，在脉冲源控制端实时显示实验报表；
所述第二数据采集记录模块与自动化控制端实时通信，实时采集记录实验数，并在脉冲源控制端实时显示；
第一实验结果记录模块在脉冲源控制端实时同步显示自动化控制脉冲源的加压和气压、实验状态和被测品状态、以及多发次测量结果和被测品性能测试结果；
所述第一状态连接模块用于显示当前脉冲源控制端与自动化控制端的双向连接状态。
进一步地，所述测试采集系统端包括第二进度显示模块、第三实验发次记录模块、第三数据采集记录模块、第三实验结果记录模块和第二状态连接模块；
所述第二进度显示模块与自动化控制端同步，用于显示实验进度；
所述第三实验发次记录模块用于实时显示实验报表；
所述第三数据采集记录模块，根据自动化控制端下发的采集参数对所有实验数据进行采集，并将采集实验数据记录和实时显示；
第三实验结果记录模块在测试采集系统端实时同步显示自动化控制脉冲源的加压和气压、实验状态和被测品状态、以及多发次测量结果和被测品性能测试结果；
所述第二状态连接模块用于显示当前测试采集系统端与自动化控制端的双向连接状态。
进一步地，所述被试系统端包括第二实验流程控制与进度显示模块、第四实验发次记录模块、第四数据采集记录模块、第二实验参数设置与结果记录模块和第三状态连接模块；
所述第二实验流程进度显示模块，控制“被试品准备”、“被试品性能测试”两个实验流程的执行，同时显示实验进度；
所述第四实验发次记录模块用于实时显示实验报表；
所述第四数据采集记录模块与自动化控制端实时通信，将采集实验数据记录和在被试系统端实时显示；
所述第二实验参数设置与结果记录模块，用于被试品性能测试中性能数据的回填，当数据回填后，同步至自动化控制端；同时同步显示自动化控制端显示的数据；
所述第三状态连接模块用于显示当前被试系统端与自动化控制端的双向连接状态。
进一步地，还包括其他预留单元，用于系统的扩充预留端口。
进一步地，所述软件中的所有模块由LabView语言编写，采用DataSocket技术进行通信；
所述语音播与调度报模块中，语音播报基于TTS技术，将计算机产生的或外部输入的文字信息转变为语音进行输出。
本发明还提供了一种脉冲电流注入自动化实验方法，基于上述脉冲电流注入自动化实验系统，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)在自动化控制端分别与脉冲源控制端、测试采集系统端、被试系统端安装脉冲电流注入自动化实验软件，配置IP，保证各终端在同一局域网；
2)实验准备工作
2.1)在各终端上打开软件，进入对应的功能端，以自动化控制端为主要操作端，进入参数设置界面，进行脉冲源、采集系统和语音系统的参数设置，包括脉冲源控制端的电源端口、波特率、数据位的参数设置；
2.2)在自动化流程端设置示波器采集参数，包括示波器开关、通道开关、量程、测量内容、测量系数、触发电平等参数，设置完后，点击确定按钮；
2.3)设置语音播放文本，打开语音播放端口；
2.4)设置采集文件与报告的本地存储路径；设置实验流程执行状态，包括选择所有的实验流程均执行或选择实验流程执行；
2.5)设置实验设定的发次数M，根据被试系统状态，设置重复执行N发次，M≥N≥1且M、N为整数；
2.6)设置执行流程，可以选择跳过一些流程；
2.7)依次设置被试品名称和编号、被试品状态和编号，脉冲源加压等级和气压参数，
3)在自动化流程端点击“自动”按钮，进行实验的N发次连续自动执行：
3.1)脉冲源控制端触发脉冲源，测试采集系统端进行实验数据的采集，并将采集到的数据处理后回传到自动化流程端，并在各终端进行显示；
3.2)数据采集完毕后，对被试系统进行性能测试，在被试系统端将测试结果填入实验记录表格，点击“上传”按钮后回填的数据，将同步在各个软件终端进行显示，填写完毕后，点击被试品性能测试完成按钮，当前发次实验结束；
3.3)自动执行下一发次实验，循环步骤3.1)至3.2)，直到执行完N发次实验后自动停止；
4)返回步骤2)，继续实验，直至完成实验设定的M发次的脉冲电流注入实验。
进一步地，步骤2)之后，步骤3)之前还包括：确认脉冲源、被试品和测试系统的准备工作完成；
所述脉冲源准备工作完成由自动化控制端确认；若准备工作完成，则进入步骤3)，否则，则在自动化控制端的脉冲源准备步骤停留；
所述被试品准备工作完成由被试品端进行确认，当被试品准备完成后，在被试品端点击该状态，并将信息同步到自动化控制端；
只有自动化控制端和被试品端有步骤确认功能。
进一步地，步骤4)中，实验结束后，整体上传实验数据记录表格，实现多发次实验的流程化管理运行。
本发明比现有技术的有益效果是：
1、本发明实现了脉冲电流注入实验的测控一体流程化管理，将原有的多人控制多个软件的工作方式转变为由一个软件控制脉冲源、采集系统、被试系统和语音系统的集成化管理模式。将原有的实验的单发次执行模式，转变为以多设备集成控制为基础，使用流程化管理方式，多发次自动化协同执行方式，极大了减少了实验资源，提高了实验效率。软件客户端设置了预留客户端模式，为实验中未来涉及到的其他设备预留接口，节约了软件升级成本，极大地提高了系统的可扩展性。
2、本发明设计的实验的测控一体流程化管理方式，不只针对特定脉冲源和采集系统，还适用于其他设备的对接，还为新设备的引入预留了接口，可以应用于不同的脉冲源与采集系统，具有通用性，减少了实验人数和步骤，极大地提高了实验效率。
附图说明
图1为本发明脉冲电流注入自动化实验系统的软硬件部署结构图；
图2为本发明脉冲电流注入自动化实验系统的终端结构图；
图3为本发明脉冲电流注入自动化实验系统的各终端控制工作示意图；
图4为本发明中自动化控制端模块组成示意图；
图5为本发明中脉冲源控制端模块组成示意图；
图6为本发明中测试采集系统端模块组成示意图；
图7为本发明中被试系统端模块组成示意图；
图8为本发明的实验进度显示图；
图9为本发明的脉冲电流注入自动化实验流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的脉冲电流注入自动化实验系统及方法作进一步详细说明。
如图1-3所示，一种脉冲电流注入自动化实验系统，为测控一体化的流程管理软件，包括自动化控制单元、脉冲源控制单元、测试采集控制单元、被试系统控制单元和其他预留单元；
所述自动化控制单元包括自动化控制端；所述脉冲源控制单元包括脉冲源和与脉冲源相连的脉冲源控制端；所述脉冲源控制单元包括多个示波器和与多个示波器相连的测试采集系统端；所述被试系统控制单元包括被试系统端；
所述自动化控制端分别与脉冲源控制端、测试采集系统端、被试系统端相连，用于对脉冲源控制端、测试采集系统端、被试系统端的集成控制，完成脉冲电流注入实验的多发次流程化自动执行；
所述脉冲源控制端与自动化控制端协同工作，用于接收自动化控制端的控制指令完成对脉冲源的触发操作，或独立控制脉冲源；
所述测试采集系统端与自动化控制端协同工作，用于完成各发次实验数据的采集、数据报表生成与显示，并将采集数据发送到自动化控制端；
所述被试系统端与自动化控制端协同工作，用于接收自动化控制端的数据显示以及流程状态信息和实验记录表格，并反馈被试品的状态和性能。当被试品准备完毕后，点击“被试品准备”步骤，实验流程才会继续。在被试品性能测试完成后，输入测试结果，同步反馈到各终端。
被试系统端通过DataSocket技术接收自动化控制端的数据显示以及流程状态信息和实验记录表格，并将对实验流程被试品准备和被试品性能测试进行是否完成操作，方便自动化控制端进行下一步流程操作，并在每一发次实验结束时填写功能测试指标至实验记录表格发至自动化控制端，在一个实验状态前填写实验前指标、实验结束后填写实验后指标。
所述其他预留单元，在软件端设置了端口，但暂时没有接入设备，为将来系统的扩充预留端口。在有新设备引入时，可以启动该端口，增加软件终端。
自动化控制端使用SQL Server数据库设计存储所有实验数据，有实验表、脉冲源表、设备表和被试品等表，实验表中以实验发次与时刻组成的唯一标志作为主键，存储了被试设备编号、被试品状态、脉冲源编号、脉冲源加压、测量波形、幅值、功能测试结果等字段，脉冲源表中存储了脉冲源编号、脉冲源名称、脉冲源主要参数、脉冲源生产日期等字段。设备表中记录了被试品的相关信息，有被试设备编号、设备名称、设备特征等字段。
如图4所示，所述自动化控制端包括各终端设置模块、脉冲源参数设置模块、测试采集系统设置模块、执行状态设置模块、第一实验流程控制与进度显示模块、第一实验参数设置与结果记录模块、第一实验发次记录模块、第一数据采集记录模块、实验终端监测模块、多发次参数设置模块、语音播报与调度模块和数据库管理模块；
所述各终端设置模块，用于配置不同终端的IP地址，通过IP地址控制系统进入不同的终端；
所述脉冲源参数设置模块，用于设置脉冲源工控机的电源端口、波特率、数据位参数对脉冲源端的控制，以及脉冲源加压等级和气压参数；
所述测试采集系统设置模块，用于设置多个示波器的参数，包括示波器的通道、量程、测量内容、测量系数和触发电平；
所述执行状态设置模块，用于控制实验过程中所有步骤的执行开始、停止或跳过；
所述第一实验流程控制与进度显示模块，用于控制不同的终端选择进入不同的实验步骤，同时可实时显示实验进度；
所述第一实验参数设置与结果记录模块，用于设置脉冲源的加压和气压、实验状态和被测品状态、以及多发次测量结果和被测品性能测试结果的实时显示；
所述第一实验发次记录模块，用于实时显示实验报表，报表包括所有测量数据的波形和幅值；
所述第一数据采集记录模块，用于实时显示当前发次实验数据的采集记录，和选择对各通道波形的查看；
所述实验终端监测模块，用于实时监测各终端与自动化控制端的通信状态；
所述多发次参数设置模块，用于设置实验的次数、暂停与继续和当然发次实验的覆盖与否；
所述语音播报与调度模块，用于对实验过程的实时语音播报，可以选择不同的终端的实验过程进行播报；
所述数据库管理模块，用于实验数据的存储、查询、表格检索和导出。
如图5所示，所述脉冲源控制端与自动化控制端协同工作，由自动化控制端控制完成对脉冲源的触发等操作，完成对脉冲源的触发，也可以独立控制脉冲源；所述脉冲源端包含第二脉冲源参数配置模块、脉冲源控制模块、第一进度显示模块、第二实验发次记录模块、第二数据采集记录模块、第一实验结果记录模块和第一状态连接模块。
所述第二脉冲源参数配置模块完成脉冲源的参数设置，通常由自动化控制端直接进行参数下发，也可以在终端进行直接修改；
所述脉冲源控制模块可以控制脉冲源的加压、排进气和手动或自动触发；
所述第一进度显示模块完成实验进度在脉冲源端的显示；
所述第二实验发次记录模块与自动化控制端实时通信，将实验报表在脉冲源端实时显示；
所述第二数据采集记录子模块与自动化控制端实时通信，将采集实验数据记录和在脉冲源端实时显示；
第一实验结果记录模块在脉冲源控制端实时同步显示自动化控制脉冲源的加压和气压、实验状态和被测品状态、以及多发次测量结果和被测品性能测试结果；
所述第一状态连接模块用于显示当前脉冲源端与自动化控制端的双向连接状态。
如图6所示，所述测试采集系统端包括第二进度显示模块、第三发次记录模块、第三数据采集记录模块、第三实验结果记录模块和第二状态连接模块；
所述第二进度显示模块与自动化控制端同步，用于显示实验进度；
所述第三实验发次记录模块用于实时显示实验报表；
所述第三数据采集记录模块，根据自动化控制端下发的采集参数对所有实验数据进行采集，并将采集实验数据记录和实时显示；
第三实验结果记录模块在测试采集系统端实时同步显示自动化控制脉冲源的加压和气压、实验状态和被测品状态、以及多发次测量结果和被测品性能测试结果；
所述第二状态连接模块用于显示当前测试采集系统端与自动化控制端的双向连接状态。
如图7所示，所述被试系统端包括第二实验流程控制与进度显示模块、第四实验发次记录模块、第四数据采集记录模块、第二实验参数设置与结果记录模块和第三状态连接模块；
所述第二实验流程控制与进度显示模块，控制“被试品准备”、“被试品性能测试”两个实验流程的执行，同时显示实验进度；
所述第四实验发次记录模块用于实时显示实验报表；
所述第四数据采集记录模块与自动化控制端实时通信，将采集实验数据记录和在被试系统端实时显示；
所述第二实验参数设置与结果记录模块，用于被试品性能测试步骤中性能数据的回填，当数据回填后，同步至自动化控制端；同时同步显示自动化控制端显示的数据；所述第三状态连接模块用于显示当前被试系统端与自动化控制端的双向连接状态。
本系统软件由LabView语言编写而成，建立了一个自动化实验的多终端软件架构模式，各终端协同工作，完成实验的同步执行。如图1所示，在流程控制管理计算机、脉冲源控制计算机、采集系统测控计算机和被试品计算机上安装该软件，在不同的计算机上进入不同的终端，以实现脉冲电流注入自动化实验。
自动化控制端集成控制脉冲源、测试采集系统、被试系统和语音调度系统以及实验的多发次流程化自动执行。整个实验流程周期实验开始、实验准备、实验实施、数据处理和实验结束几个阶段组成，如图9所示。
在实验开始前，由自动化控制端完成各参数设置，包括对实验次数、脉冲源和采集软件等的参数设置；
实验开始阶段完成对对各设备参数的下发。包括实验流程配置、脉冲源设置、采集系统的设置等，都通过自动化控制端软件采用DataSocket技术将其下发至各终端。采用数据应答比对的方法确定参数是否下发成果，当自动化控制端下发参数后，各终端完成参数设置，会向自动化控制端发送参数数据，自动化控制端将回传数据与发送数据进行比对，若比对成功，则表明参数下发成功，否则将对下发失败的参数信息进行二次下发，保证数据的成功下发。当实验参数下发成功后，实验进入实验准备阶段；否则，实验暂停并检查各设备直到实验参数下发成功。
实验准备阶段完成脉冲源、被试品和测试系统的准备工作，确定参加实验的各系统工作状态，确保满足实验条件，可以进行下一步实验。
脉冲源参数准备即脉冲源状态的准备，使脉冲源具备实验条件。脉冲源端通过DataSocket技术接收自动化控制端的参数信息以及数据显示信息。当脉冲源接收到COM串口设置信息时与前串口信息进行比对，若一致，将不进行操作；若不一致，对串口进行关闭重新设置。信号源客户端在配置成功端口后，从接收到实验记录表格中取出预置电压和预置气压，此时信号源客户端将信号源设置为自动进气状态，当气压实测值为+-10％时，自动进气阀门关闭。当信号源客户端接收到实验准备时，此时根据气压返回值而定，若气压值达到预定值+-10％范围内，则高压通启动，否则处于等待状态。当高压通启动后，则给自动化控制端信号“脉冲源准备完成”，自动化控制端则进入下一流程。
脉冲源准备状态在自动化控制端确认，由自动化控制端和脉冲源端进行通信，当执行到脉冲源准备步骤时，自动化控制端会与脉冲源控制端进行通信，确认其状态是否准备完成。如果准备完成，则进行下一步骤，否则，则在自动化控制端的脉冲源准备步骤停留。
被试品准备即为确认被试品的准备状态，当被试品状态调试完毕，可以进行实验时，由被试系统端点击准备完成将消息传递到自动化控制端，实验进入下一流程。被试品准备由被试品端进行确认，当被试品准备完成后，在被试品端点击该状态，并将信息同步到自动化控制端。只有自动化控制端和被试品端有步骤确认功能。
测试参数准备阶段完成采集系统的准备，若采集软件正常运行，不报错，将采集系统设置为自动采集状态，等待采集命令的下发，实验进入下一状态，否则，测试系统准备流程将处于等待状态，将检查设备及软件配置直到准备成功。
实验实施阶段主要为脉冲源触发。自动化控制端将给脉冲源发送命令“脉冲源启动”。这时脉冲源启动，发送对应命令格式给自动化控制端，脉冲源触发后，将进入下一流程。
数据处理阶段包括测试数据采集和被试品性能测试。测试数据采集子流程完成对实验数据的采集、数据报表的生成与显示等功能。采集系统端等待脉冲源启动，当脉冲源启动时，采集系统端将采集到的数据发送到自动化控制端，流程端将数据进行处理和保存，并发送给其他终端。
单发次实验结束后，根据实验设定的发次，重复进行多发次实验。多发次实验结束后，整体上传实验数据记录表格，实现多发次实验的流程化管理运行。在整个实验过程中，各终端同步显示和实时播报实验进度，被试系统端还要在被试品准备阶段、被试品性能测试阶段完成规定操作。当整个实验完后，将点击上传并将填写的实验后指标上传至自动化控制端。
多终端数据的下发与回传数据同步，使用了DataSocket数据通信技术。语音播报模块基于TTS技术，将计算机产生的或外部输入的文字信息转变为语音进行输出。使用TTS技术不再需要大量的声音文件支持，可以节省储存空间，使程序简化。
一种脉冲电流注入自动化实验系统设计方法适用于多种脉冲源、采集系统与多个终端。不固定于一种脉冲源和测试采集系统的使用，需要使用其他PCI源和采集软件时，使用流程管理接口对接新引入的PCI源和采集软件的控制接口，通过简单的软件开发，就可以继续使用该软件，节约了开发成本，保留了操作习惯，易于实验人员操作使用。
采用本发明的脉冲电流注入自动化实验系统，完成总共100发次的脉冲电流注入实验，具体步骤如下：
1)在自动化控制端分别与脉冲源控制端、测试采集系统端、被试系统端上安装测控一体化流程管理软件，配置IP，保证各终端在同一局域网。
2)在各终端上打开软件，进入对应的功能端，以自动化控制端为主要操作端，进入参数设置界面，进行脉冲源、示波器和语音系统的参数设置。
设置脉冲源控制端的电源端口、波特率、数据位等参数；
打开多个示波器，设置示波器采集参数，包括通道开关、量程、测量内容、测量系数、触发电平等参数，设置完后，点击确定按钮；
设置语音播放文本，打开语音播放端口；
设置采集文件与报告的本地存储路径。设置实验执行状态，选择所有的实验步骤均需执行；
设置实验次数，根据被试系统状态，设置重复执行5发次；
3)依次设置被试品名称和编号、被试品状态和编号，脉冲源加压等级和气压参数，点击“自动”按钮，进行实验的5发次连续自动执行。
4)在执行过程中，在实验准备阶段，需要在被试系统端完成被试品状态确认。当被试品准备完毕后，点击被试品准备按钮，进行下一步骤。
5)脉冲源触发后，测试系统采集到参数后，会将采集到的波形显示在数据记录界面，同时在发次记录界面生成报表。在数据记录表格记录数据幅值。
6)数据采集完毕后，被试品将进行性能测试，将测试结果填入实验记录表格，点击“上传”按钮后回填的数据，将同步在各个软件终端进行显示。填写完毕后，点击被试品性能测试完成按钮，当前发次实验结束。
7)实验自动执行第2发次实验，循环以上步骤，直到执行完5发次实验后自动停止。
期间可以选择相应按钮暂停和继续实验。当整个实验完后，自动化控制端将点击上传并将实验记录表格进行存储。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种脉冲电流注入自动化实验系统，其特征在于：包括自动化控制单元、脉冲源控制单元、测试采集控制单元、被试系统控制单元；
所述自动化控制单元包括自动化控制端；所述脉冲源控制单元包括脉冲源和与脉冲源相连的脉冲源控制端；所述测试采集控制单元包括多个示波器和与多个示波器相连的测试采集系统端；所述被试系统控制单元包括被试系统端；
所述自动化控制端分别与脉冲源控制端、测试采集系统端、被试系统端相连，用于对脉冲源控制端、测试采集系统端、被试系统端的集成控制，完成脉冲电流注入实验的多发次流程化自动执行；
所述脉冲源控制端与自动化控制端协同工作，用于接收自动化控制端的控制指令完成对脉冲源的触发操作，或独立控制脉冲源；
所述测试采集系统端与自动化控制端协同工作，用于完成各发次实验数据的采集、数据报表生成与显示，并将采集数据发送到自动化控制端；
所述被试系统端与自动化控制端协同工作，用于接收自动化控制端的数据显示以及流程状态信息和实验记录表格，并反馈被试品的状态和性能。
2.根据权利要求1所述的脉冲电流注入自动化实验系统，其特征在于：
所述自动化控制端包括各终端设置模块、第一脉冲源参数设置模块、测试采集系统设置模块、执行状态设置模块、第一实验流程控制与进度显示模块、第一实验参数设置与结果记录模块、第一实验发次记录模块、第一数据采集记录模块、实验终端监测模块、多发次参数设置模块、语音播报与调度模块和数据库管理模块；
所述各终端设置模块，用于配置不同终端的IP地址，通过IP地址控制系统进入不同的终端；所述终端包括脉冲源控制端、测试采集系统端和被试系统端；
所述第一脉冲源参数设置模块，用于设置脉冲源控制端的电源端口、波特率、数据位参数，以及脉冲源加压等级和气压参数；
所述测试采集系统设置模块，用于设置多个示波器的参数，包括示波器的通道、量程、测量内容、测量系数和触发电平；
所述执行状态设置模块，用于控制实验过程中所有实验流程的执行开始、停止或跳过；所述实验流程包括实验内容下发、脉冲源参数准备、被试品准备、测试系统参数准备、脉冲源触发、测试数据采集、被试品性能测试和实验初步分析；
所述第一实验流程控制与进度显示模块，用于控制不同的终端选择进入不同的实验流程，同时可实时显示实验进度；
所述第一实验参数设置与结果记录模块，用于设置脉冲源的加压和气压、实验状态和被测品状态、以及多发次测量结果和被测品性能测试结果的实时显示；
所述第一实验发次记录模块，用于实时显示实验报表，所述实验报表包括所有测量数据的波形和幅值；
所述第一数据采集记录模块，用于实时显示当前发次实验数据的采集记录，和选择对示波器各通道波形的查看；
所述实验终端监测模块，用于实时监测各终端与自动化控制端的通信状态；
所述多发次参数设置模块，用于设置实验的次数、暂停与继续和当前发次实验的覆盖与否；
所述语音播报与调度模块，用于对实验过程的实时语音播报，可以选择不同的终端的实验过程进行播报；
所述数据库管理模块，用于实验数据的存储、查询、表格检索和导出。
3.根据权利要求1所述的脉冲电流注入自动化实验系统，其特征在于：
所述脉冲源控制端包含第二脉冲源参数配置模块、脉冲源控制模块、第一进度显示模块、第二实验发次记录模块、第二数据采集记录模块、第一实验结果记录模块和第一状态连接模块；
所述第二脉冲源参数配置模块用于脉冲源的参数设置，由自动化控制端直接进行参数下发，或在终端进行直接修改；
所述脉冲源控制模块用于控制脉冲源的加压、排进气和手动或自动触发；
所述第一进度显示模块用于实验进度在脉冲源控制端的显示；
所述第二实验发次记录模块与自动化控制端实时通信，在脉冲源控制端实时显示实验报表；
所述第二数据采集记录模块与自动化控制端实时通信，实时采集记录实验数，并在脉冲源控制端实时显示；
第一实验结果记录模块在脉冲源控制端实时同步显示自动化控制脉冲源的加压和气压、实验状态和被测品状态、以及多发次测量结果和被测品性能测试结果；
所述第一状态连接模块用于显示当前脉冲源控制端与自动化控制端的双向连接状态。
4.根据权利要求1所述的脉冲电流注入自动化实验系统，其特征在于：
所述测试采集系统端包括第二进度显示模块、第三实验发次记录模块、第三数据采集记录模块、第三实验结果记录模块和第二状态连接模块；
所述第二进度显示模块与自动化控制端同步，用于显示实验进度；
所述第三实验发次记录模块用于实时显示实验报表；
所述第三数据采集记录模块，根据自动化控制端下发的采集参数对所有实验数据进行采集，并将采集实验数据记录和实时显示；
第三实验结果记录模块在测试采集系统端实时同步显示自动化控制脉冲源的加压和气压、实验状态和被测品状态、以及多发次测量结果和被测品性能测试结果；
所述第二状态连接模块用于显示当前测试采集系统端与自动化控制端的双向连接状态。
5.根据权利要求1所述的脉冲电流注入自动化实验系统，其特征在于：
所述被试系统端包括第二实验流程控制与进度显示模块、第四实验发次记录模块、第四数据采集记录模块、第二实验参数设置与结果记录模块和第三状态连接模块；
所述第二实验流程进度显示模块，控制“被试品准备”、“被试品性能测试”两个实验流程的执行，同时显示实验进度；
所述第四实验发次记录模块用于实时显示实验报表；
所述第四数据采集记录模块与自动化控制端实时通信，将采集实验数据记录和在被试系统端实时显示；
所述第二实验参数设置与结果记录模块，用于被试品性能测试中性能数据的回填，当数据回填后，同步至自动化控制端；同时同步显示自动化控制端显示的数据；
所述第三状态连接模块用于显示当前被试系统端与自动化控制端的双向连接状态。
6.根据权利要求1-5任一所述的脉冲电流注入自动化实验系统，其特征在于：
还包括其他预留单元，用于系统的扩充预留端口。
7.根据权利要求6所述的脉冲电流注入自动化实验系统，其特征在于：
所述软件中的所有模块由LabView语言编写，采用DataSocket技术进行通信；
所述语音播与调度报模块中，语音播报基于TTS技术，将计算机产生的或外部输入的文字信息转变为语音进行输出。
8.一种脉冲电流注入自动化实验方法，基于权利要求1-7任一所述的脉冲电流注入自动化实验系统，其特征在于，包括以下步骤：
1)在自动化控制端分别与脉冲源控制端、测试采集系统端、被试系统端安装脉冲电流注入自动化实验软件，配置IP，保证各终端在同一局域网；
2)实验准备工作
2.1)在各终端上打开软件，进入对应的功能端，以自动化控制端为主要操作端，进入参数设置界面，进行脉冲源、采集系统和语音系统的参数设置，包括脉冲源控制端的电源端口、波特率、数据位的参数设置；
2.2)在自动化流程端设置示波器采集参数，包括示波器开关、通道开关、量程、测量内容、测量系数、触发电平等参数，设置完后，点击确定按钮；
2.3)设置语音播放文本，打开语音播放端口；
2.4)设置采集文件与报告的本地存储路径；设置实验流程执行状态，包括选择所有的实验流程均执行或选择实验流程执行；
2.5)设置实验设定的发次数M，根据被试系统状态，设置重复执行N发次，M≥N≥1且M、N为整数；
2.6)设置执行流程，可以选择跳过一些流程；
2.7)依次设置被试品名称和编号、被试品状态和编号，脉冲源加压等级和气压参数，
3)在自动化流程端点击“自动”按钮，进行实验的N发次连续自动执行：
3.1)脉冲源控制端触发脉冲源，测试采集系统端进行实验数据的采集，并将采集到的数据处理后回传到自动化流程端，并在各终端进行显示；
3.2)数据采集完毕后，对被试系统进行性能测试，在被试系统端将测试结果填入实验记录表格，点击“上传”按钮后回填的数据，将同步在各个软件终端进行显示，填写完毕后，点击被试品性能测试完成按钮，当前发次实验结束；
3.3)自动执行下一发次实验，循环步骤3.1)至3.2)，直到执行完N发次实验后自动停止；
4)返回步骤2)，继续实验，直至完成实验设定的M发次的脉冲电流注入实验。
9.根据权利要求8所述的脉冲电流注入自动化实验方法，其特征在于：
步骤2)之后，步骤3)之前还包括：确认脉冲源、被试品和测试系统的准备工作完成；
所述脉冲源准备工作完成由自动化控制端确认；若准备工作完成，则进入步骤3)，否则，则在自动化控制端的脉冲源准备步骤停留；
所述被试品准备工作完成由被试品端进行确认，当被试品准备完成后，在被试品端点击该状态，并将信息同步到自动化控制端；
只有自动化控制端和被试品端有步骤确认功能。
10.根据权利要求9所述的脉冲电流注入自动化实验方法，其特征在于：
步骤4)中，实验结束后，整体上传实验数据记录表格，实现多发次实验的流程化管理运行。
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2022
- 2022-01-19 CN CN202210060920.7A patent/CN114460400B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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